EXPLORATION & PRODUCTION DES HYDROCARBURES

EPH

EXPLORATION &

PRODUCTION DES HYDROCARBURES

2me anne Technicien Suprieur Mines-Gologie-PtroleFASCICULE DE BASE

Programme dtaill

CHAPITRE 0: INTRODUCTION GENERALE (3h)

Lexploration Production: une industrie mondiale

La chaine de lindustrie de ptrole

Sciences intervenant dans lexploration et la production ptrolire:

La sdimentologie

La ptrographie et la ptrophysique

La stratigraphie

La micropalontologie

Les diagraphies

Les mthodes gophysiques: sismique, gravimtrie, magntomtrie

Mise en uvre dune campagne dexploration: tudes gologiques, tudes sismiques, forages dexploration et dvaluation.

CHAPITRE I: NOTIONS DE GEOLOGIE DU PETROLE (Rappel 1re anne) (3h)

Notions de bassins sdimentaires (milieux doccurrence du ptrole):

Dfinition dun bassin sdimentaire et classification

Formation dun bassin sdimentaire

Origine et formation des gisements dhydrocarbures:

La gnration des hydrocarbures: matire organique et krogne

La migration des hydrocarbures: migration primaire et secondaire

Le pigeage des hydrocarbures: piges structuraux, piges stratigraphiques et piges mixtes

Les roches couvertures

Les rservoirs dhydrocarbures: rservoirs dtritiques et rservoirs carbonats

CHAPITRE II: SISMIQUE PETROLIERE (8h)

Introduction

Principe et thorie de la prospection sismique: types, nature et vitesses des ondes sismiques, impdance acoustique et pouvoir rflecteur

Acquisition des donnes sismiques

La campagne sismique terre

La campagne sismique en mer

Traitement des donnes sismiques:

Objet du traitement des donnes sismiques

Squence dun traitement de donnes sismiques

Interprtation des donnes sismiques: traduction gologique des informations sismiques acquises et traites

Travaux dirigs: essai dinterprtation dune ligne sismique

CHAPITRE III: FORAGES PETROLIERS (6h)

Introduction: fonctions dun puits ptrolier

Elaboration dun puits ptrolier: la proposition de forage

Architecture dun puits ptrolier:

Programme de forage et de tubage

Cot du forage au pied for

Les fluides de forage:

Dfinition et fonctions

Circulation du fluide de forage

Gradient de pression de la boue, gradient de formation et gradient de fracturation

Mthodes et outils de forage:

Mthodes de forage

Outils de forage

Exercices dapplication

CHAPITRE IV: DIAGRAPHIES PETROLIERES (8h)

Introduction et gnralits: dfinition et objet des diagraphies, diagraphies instantanes, diagraphies diffres

Paramtres enregistrs et quipements:

Paramtres enregistrs: paramtres spontans et paramtres obtenus par excitation

Equipements

Etude thorique de quelques diagraphies:

Rappel sur la composition de la roche

Diagraphies lectriques: principe, outils

Diagraphie PS: principes, outil

Diagraphie Gamma ray: principe, outil

Diagraphies de porosit(densit, neutron, sonique): principes, outils

Facteurs influenant les mesures diagraphiques

Applications des diagraphies: rsistivit, PS, Gamma ray, diagraphies de porosit

Exercices dapplication

CHAPITRE V: EXPLOITATION DES GISEMENTS DHYDROCARBURES (8h)

Gnralits sur les ptroles bruts et gaz naturels:

constitution: constituants hydrocarbons et non hydrocarbons des hydrocarbures

classification: aliphatiques et aromatiques, en fonction de la densit, de la teneur en soufre, etc

Proprits physiques des ptroles bruts et gaz naturels et des roches rservoirs:

Proprits physiques des hydrocarbures: courbes de saturations, courbes de bulle et de rose, point critique, etc

Proprits physiques des rservoirs: porosit, permabilit, saturations

Les diffrents types de gisement dhuile et de gaz naturel:

huile sature et sous sature

gaz sec, gaz condenst et gaz condenst rtrograde

Estimation des rserves: calcul volumtrique des quantits en places avec les paramtres physiques des fluides et de la roche rservoir

Les mcanismes de production:

rcupration primaire ou drainage naturel: expansion monophasique de lhuile ou du gaz, expansion par un chapeau de gaz, expansion par un aquifre

rcupration secondaire, assiste ou provoque: pompage, injection de gaz (gaz lift), injection deau

CHAPITRE VI: EQUIPMENTS DES CHAMPS PETROLIERS (3h) La compltion Les quipements de fond Les quipements de surfaceObjectif du cours

Donner aux tudiants techniciens suprieurs des lments et des notions de base en exploration et production des hydrocarbures leur permettant de comprendre tous les aspects de cette industrie et dtre oprationnels sur le terrain.

Ce cours permettra donc aux tudiants davoir les notions fondamentales sur:

les hydrocarbures:

leur origineet leur formation;

leurs modes daccumulations en gisements dans le sous-sol.

les techniques de recherche et dvaluation des hydrocarbures, en particulier:

la sismique ptrolire;

les forages ptroliers;

les diagraphies ptrolires.

Les techniques de production des hydrocarbures:

les proprits physiques des hydrocarbures;

les caractres des gisements dhydrocarbures;

les mthodes de rcupration;

les quipements des installations de production.

Chaque chapitre est suivi dune srie de questions permettant dvaluer les tudiants sur les notions du chapitre, sous la forme de tests lgers (interrogations crites).

CHAPITRE 0: INTRODUCTION GENERALE

Objectifs:

permettre aux tudiants de cerner lexploration-production des hydrocarbures dans son contexte mondial et de comprendre la place de lexploration-production dans la chaine de lindustrie ptrolire;

donner aux tudiants un aperu sur les sciences qui interviennent en exploration-production;

permettre aux tudiants de comprendre dune faon gnrale le droulement dune campagne dexploration.

Questions sur le chapitre 0

CHAPITRE I: NOTIONS DE GEOLOGIE DU PETROLE (Rappel 1re anne)

Objectifs:Permettre aux tudiants de bien fixer les notions fondamentales de gologie du ptrole vues en 1re anneet de pouvoir expliquer clairement comment se forme un gisement dhydrocarbure: les roches sdimentaires et la formation des bassins sdimentaires, lorigine et la formation des hydrocarbures, la mise en place des gisements dhydrocarbures (migration, pigeage, accumulation), les piges dhydrocarbures, les roches couvertures, les roches rservoirs.

Questions sur le chapitre 1

CHAPITRE II: SISMIQUE PETROLIERE

Objectifs:Permettre aux tudiants de connaitre lobjet et la place de la sismique dans lexploration ptrolire et particulirement de:

comprendre le principe et la thorie de la prospection sismique;

comprendre lacquisition des donnes sismiques et les spcificits de lacquisition sismique terre et lacquisition sismique en mer;

comprendrelobjet et les diffrentes tapes du traitement des donnes sismiques;

pouvoir raliser une interprtation sismique.

Travaux dirigs sur des lignes sismiques

Questions sur le chapitre II

CHAPITRE III: FORAGES PETROLIERS

Objectifs:

Permettre aux tudiants de connaitre les fonctions dun forage ptrolier et particulirement :

dtre inform sur les tudes de prparation dun forage ptrolier;

de connaitre larchitecture dun puits ptrolier;

de connaitre les fonctions des fluides de forage;

de connaitre les outils ainsi que les mthodes de forage.

Exercices pratiques sur les couts des forages ptroliers, sur le calcul des trains de tiges et sur les calculs de densit de boue.

Questions sur le chapitre III

CHAPITRE IV: DIAGRAPHIES PETROLIERES

Objectifs:

Permettre aux tudiants de connaitre le rle des diagraphies dans lindustrie ptrolire et particulirement:

les diffrents types de diagraphies (instantanes et diffres) et leur importance;

les paramtres des diagraphies diffres enregistrs et les quipements;

la thorie sur quelques mesures des diagraphies: rsistivit, PS, densit, neutron, sonique

les applications pratiques des diagraphies: rsistivit, PS, Gamma ray, etc;

les facteurs influenant les mesures diagraphiques

Exercices sur linterprtation des diagraphies, sur la dtermination de la porosit, largilosit, etc

Questions sur le chapitre IV

CHAPITRE V: EXPLOITATION DES GISEMENTS DHYDROCARBURES

Objectifs:

Permettre aux tudiants de connaitre les hydrocarbures et les roches rservoirs en fonction de leurs principaux caractres et proprits, de pouvoir catgoriser les gisements dhuile et de gaz et dterminer les quantits en place ainsi que de connaitre les mcanismes mis en uvre pour produire un gisement. Il sagit particulirement de:

connaitre les diffrents types de bruts ainsi que les proprits physiques des ptroles bruts et gaz naturels;

connaitre les proprits des roches rservoirs;

connaitre les diffrents types de gisements dhuile et de gaz naturel;

faire une estimation des rserves dhuile ou de gaz naturel;

connaitre les mcanismes de rcuprationprimaire et secondaire des hydrocarbures.

Exercices sur le calcul des rserves en place, etc

Questions sur le chapitre V

CHAPITRE VI: EQUIPEMENTS DES CHAMPS PETROLIERS

Objectifs:

Permettre aux tudiants de connaitre les diffrents quipements sur les installations de production de ptrole brut et de gaz naturel, notamment:

les quipements de fonds;

et les quipements de surface.

Questions sur le chapitre VI

- CHAPITRE 0 -

INTRODUCTION GENERALE

I. LEXPLORATION PRODUCTION: UNE INDUSTRIE MONDIALELes hydrocarbures (ptrole brut et gaz naturel) reprsentent la ressource nergtique mondiale par excellence et constituent la principale source de revenus pour de nombreux pays de mme que leurs cours ont des impacts significatifs sur lconomie mondiale.

Leur production ncessite comme toute ressource naturelle, au pralable, une phase de recherche.

Lindustrie ptrolire est aujourdhui une grosse industrie mondiale o interviennent de nombreuses compagnies, tats, institutions et organisations.

Cette industrie comprend:

- le secteur amont qui englobe les activits dexploration et de production;

- et le secteur aval qui part du raffinage jusquau consommateur final en passant par le transport, le stockage et la distribution.

LA CHAINE DE LINDUSTRIE DU PETROLEII. SCIENCES INTERVENANT DANS LEXPLORATION PRODUCTION Lexploration ptrolire est lensemble des tudes menes en vue de la recherche, la localisation et lvaluation des accumulations dhydrocarbures.

Elle se fonde principalement sur les sciences de la terre que sont la gologie et la gophysique dont les disciplines se compltent mutuellement depuis la dcouverte du 1er indice jusqu lestimation des rserves.

Les disciplines de la gologie qui interviennent en exploration ptrolire sont:

La sdimentologie: tude des sdiments et des conditions ayant gouvern la mise en place des sdiments, La ptrographie: tude descriptive des roches magmatiques et mtamorphiques (lithologie),

La stratigraphie: tude de la succession des couches sdimentaires qui, lorsquelle seffectue partir du contenue biologique est appele biostratigraphie qui comprend la palynologie: tude du contenu dorigine vgtale et la micropalontologie: ltude du contenu animal, La gochimie: tude des caractres chimiques des roches,

Les diagraphies: tude des caractres physiques des formations du sous-sol traverses par un forage, associe la ptrophysique: tude des caractres physiques des roches

La gophysique (mthodes gophysiques) est largement utilise en prospection ptrolire et comprend:

- La gravimtrie: cest la mesure des variations de la pesanteur en fonction des densits des roches prs de la surface; elle donne des indications sur la nature et la profondeur des couches sdimentaires,

- La magntomtrie: cest la mesure des variations du champ magntique terrestre, le plus souvent depuis un avion; elle donne une ide sur la rpartition en profondeur et lpaisseur des terrains sdimentaires,

- La sismique: cest ltude de la propagation des ondes lastiques dans les formations du sous-sol et qui permet dobtenir des informations (structurales, lithologiques, etc.) sur ces formations.

Les techniques et mthodes de gologie et de gophysique vont permettre de localiser les gisements potentiels; la reconnaissance de la prsence effective dhydrocarbures ncessite la ralisation dun forage ptrolier (forage dexploration). Les caractres ptrophysiques des formations rservoirs, la nature des fluides de formation sont obtenues partir des tudes de carottes, de dblais (chantillons) et des diagraphies raliss pendant ou aprs le forage.

Par la suite, les tudes de gisement interviennent un stade relativement avanc de lexploration (dlination et apprciation) avec lensemble des donnes obtenues sur les formations rservoirs et les fluides contenus.

La production ptrolire est lensemble des techniques qui permettent de produire c'est--dire dexploiter un champ ptrolier.

La mise en production dun champ ncessite la mise en place de tous les dispositifs et quipements devant permettre lextraction, le traitement (prtraitement), le stockage et lexpdition des effluents (ptrole brut ou gaz naturel).

La production dun champ ptrolier peut se faire sur 10, 15, 25 ans ou mme plus.

III. MISE EN UVRE DUNE CAMPAGNE DEXPLORATION

La squence typique des tudes menes lors dune exploration dpend du degr de connaissance du bassin sdimentaire ou de la zone explorer.

Tout dabord, les tudes gologiques sont menes: gologie gnrale de la rgion, magntomtrie, gravimtrie, etc afin de comprendre le cadre gologique et de pouvoir mettre des hypothses sur le systme ptrolier de la zone c'est--dire si lassociation des facteurs gologiques majeurs tels que la prsence de roches mres et leur maturation, la migration des hydrocarbures, la prsence de roches rservoirs et de piges qui pourrait avoir t favorable des accumulations de ptrole.Ensuite des tudes sismiques (campagnes sismiques 2D et 3D) sont ralises et les zones dintrt sont dfinies. A ce stade, on parle seulement de prospect cest dire des gisements potentiels non encore prouvs.

Ensuite, les gisements potentiels vont tre confirms par un forage. Le forage est en effet le seul moyen de confirmer la prsence dhydrocarbures.

Si cest le cas, on procde ensuite la dlimitation du gisement (dlination), lvaluation des rserves (apprciation), ltude des conditions de production et du caractre commercial des hydrocarbures trouvs. Nous avons alors un gisement dhydrocarbures qui va tre dvelopp et produit.

Une campagne dexploration peut aller de 3 jusqu 9 10 ans selon les contrats.EXPLORATION

Etudes gologiques

tudes sismiques

forages, etcPRODUCTION

Dveloppement

Questions sur le chapitre 0

1- Quest ce que lexploration ptrolire?

2- Expliquer de faon claire et succincte les apports de la gologie et de la gophysique dans exploration ptrolire?3- Quelles sont les principales tudes menes au cours dune campagne dexploration ptrolire?4- Quest ce quun prospect?5- Faites un schma montrant les diffrentes phases de lexploration ptrolire jusqu la production?6- Donner la dfinition des termes suivants: apprciation, dveloppement, dlination.- CHAPITRE I -NOTIONS DE GEOLOGIE DU PETROLE

I-1- LES milieux doccurrence du petrole: LES bassins sdimentaires

a-Dfinition dun bassin sdimentaire

Un bassin sdimentaire est une dpression ovale ou circulaire, fond plat ou concave et flancs en pente douce, de dimension trs variable (plusieurs dizaines de km) qui a t ou qui est le lieu dune sdimentation, se trouvant sur un continent ou sa bordure. Les bassins sdimentaires sont les milieux doccurrence du ptrole c'est--dire les milieux de gnration et daccumulation de ptrole.Les produits de dmantlement des continents par les agents drosion sont vacus par les agents de transport (eau, glaciers, vents) et dposs dans les bassins sdimentaires suivants divers modles de dpts gouverns par des conditions particulires (environnements de dpts). En gnral, un environnement de dpt ou aussi milieu de sdimentation est une unit gomorphologique de taille et de forme dtermine o rgne un ensemble de facteurs physiques, chimiques et biologiques suffisamment constants pour former un dpt caractristique. Exemples: milieu lacustre, milieu deltaque.Cette dfinition ne tient pas compte de la taille d'un milieu; on parle souvent de milieu continental, mais celui-ci comprend les milieux torrentiels, fluviatiles, lacustres... A l'oppos, diffrents milieux peuvent tre regroups en units spatialement plus grandes. Un bassin sdimentaire regroupe les diffrents milieux d'une mme entit gographique dont les sdiments ont des caractres communs (origine, ge...).Les milieux de dpts sont des milieux:

- continentaux: ventails alluviaux, rivires et fleuves, glaciers, dserts, lacs,

- mixtes influences continentales et marines: deltas, estuaires, littoraux, plates formes continentales,

- et marins: zone littorale, plateau continental, talus, glacis et fonds abyssaux.

Les bassins sdimentaires, selon leur localisation sont de 3 types:

- les bassins continentaux qui se mettent en place lintrieur des continents,

- les bassins de marges continentales qui se mettent en place sur les bordures des continents que sont les marges continentales,

- les bassins ocaniques qui se mettent en place dans les fonds marins.

b-Formation dun bassin sdimentaire

La formation dun bassin sdimentaire est le rsultat dune srie de dpts massifs de sdiments, particules rodes des roches du continent et transportes par les cours deau en gnral, causant une subsidence trs grande chelle dans un milieu marin. Les forces gologiques externes (tectoniques) vont causer des soulvements, des rosions (en conjonction avec les mouvements eustatiques), des dformations plissantes (plis) ou cassantes (failles) durant de longues priodes gologiques. Tous ces vnements se produisent dans un ordre quelconque et de faon alatoirement rpte sur de longues priodes de temps produisant des formes et des facis complexes et varis lintrieur des bassins. Les couches qui se sont dposes aux mmes priodes de temps sont plus ou moins rgulires et peuvent tre corrles. Bien que les bassins sdimentaires soient les milieux doccurrence du ptrole, un bassin sdimentaire peut tre non ptrolifre. En effet, la prsence dun gisement dhydrocarbure dans un bassin ncessite loccurrence de diffrents vnements gologiques dont la succession (timing) doit avoir t favorable: existence de roches mres, migration des hydrocarbures forms, prsence de roches rservoirs et de roche couvertures et prsence de pige.La combinaison des facteurs gologiques majeurs ayant permis dobtenir des accumulations dHC forment un systme ptrolier. I-2- ORIGINE ET FORMATION DES GISEMENTS DHYDROCARBURESa- La gnration des hydrocarburesLe ptrole rsulte de la dcomposition de la matire organique (m.o) issue des dbris vgtaux et animaux contenue dans les sdiments dposs et accumuls par couches successives depuis les temps gologiques. Ces sdiments se sont compactes (expulsion de leau) et enfonces (subsidence) donnant lieu sous leffet de fortes tempratures des transformations chimiques qui vont aboutir aux hydrocarbures liquides et gazeux.

La matire organique est donc la matire premire des hydrocarbures et elle est constitue de dbris de microorganismes dorigine vgtale (phytoplancton) et dorigine animale (zooplancton).Toutefois, pour que la matire organique soit prserve et transforme en hydrocarbures, elle doit se dposer dans les environnements o des conditions minimales doivent rgner. Ces conditions sont:- milieu pauvre en oxygne (milieu anarobie): milieu ferm et rducteur, donc protg de laction des bactries arobies;- milieu calme: trs peu remani de sorte prserver la matire organique et les sdiments qui se dposent.En gnral, il sagit des milieux aquatiques(fonds des mers, lacs, etc )

Une partie de la matire organique lorsquelle se dpose est dtruite par laction des bactries arobies existantes dans le milieu. La partie de la matire organique qui subsiste subi laction de bactries anarobies et est transforme en krogne qui sous laction de la temprature, et ceci durant des temps trs longs va donner des hydrocarbures.Ces transformations se droulent suivant 3 phases: la diagense, la catagense et la mtagense.

1. la diagense: cest la 1re phase de lvolution de la m.o la fin de laquelle le krogne est gnr. La m.o subi une dgradation biochimique (action des bactries anarobies), et des ractions dhydrolyse et de condensation se produisent. Il y a formation de mthane CH4 et rduction de loxygne. Le gaz form cette phase est dit immature (mthane uniquement).

2. La catagense: cette phase des ractions, principalement des ractions de craquages thermiques ont lieu; des HC liquides sont gnrs en grande partie, du gaz humide ou condenst est galement form. Cette phase est dite mature; cest la fentre de gnration de lhuile (tempratures entre 65 C et 150 C).3. La mtagense: La temprature augmentant avec la profondeur, des ractions hydrothermales se poursuivent (craquage, polymrisation, condensation, ). Du gaz sec (mthane) est form de faon abondante. Cest la phase surmature de la transformation (tempratures au dessus de 150 C).A des tempratures trs leves, le krogne produit un rsidu carbon et ne peut plus donner des HC.

Evolution de la m.oles hydrocarbures sont gnrs dans des roches sdimentaires appeles roches mres ou roches sources. Ce sont en gnral des argiles (kaolinite, litite, montmoriollite, glauconite), des marnes (argile et calcaires) ou des calcaires (dolomite, sidrite).b- La migration des hydrocarbures

La migration des hydrocarbures est lensemble des mouvements de dplacement auxquels sont soumis les hydrocarbures une fois gnrs.

Cette migration est de 2 types: la migration primaire et la migration secondaire.

la migration primaire correspond au transfert des HC de la roche mre la roche rservoir. En effet, la gnration des hydrocarbures lintrieur de la roche mre entrane une augmentation du volume de fluides prsents lintrieur de celle-ci, ce qui en plus du poids des sdiments sus-jacents entrane une augmentation de la pression. Cette surpression donne naissance des microfissurations lintrieur de la roche mre par lesquels les HC sont expulss vers des zones de faible pression que sont les roches rservoirs. Aprs lexpulsion des HC, les pressions se relchent et les microfissures se referment rendant ainsi la roche mre de nouveau impermable. la migration secondairereprsente le dplacement des hydrocarbures lintrieur de la roche rservoir. En effet, une fois lintrieur de la roche rservoir, les HC auront tendance, au profit de la structuration tectonique se dplacer lintrieur de la roche rservoir vers les zones hautes sous leffet de leur densit respective et par rapport leau. A la fin de la migration, les HC sont pigs et les phases HC liquides, HC gazeux et eau coexistent sparment dans le rservoir.

La migration des hydrocarburesMigration primaire et secondaire c- Le pigeage des hydrocarburesLe pigeage des hydrocarbures est une tape importante dans la constitution dune accumulation dhydrocarbures. Lexistence de rservoirs imprgns dhydrocarbures indique ncessairement la prsence dun pige. Un pige ptrolier est une structure du sous-sol capable darrter les hydrocarbures dans leur dplacement, limite en amont ou latralement par une barrire tanche constitue de roches impermables (argile, sel, anhydrite).

On distingue plusieurs types de piges avec de nombreuses variantes; on les classe en piges structuraux, piges stratigraphiques et piges mixtes. les piges structuraux

Les piges structuraux naissent de la dformation des couches du sous-sol. Ces dformations sont postrieures aux dpts. On a:

- les anticlinaux: structures bombes du fait de pressions latrales exerces par les couches avoisinantes, ils sont de loin les plus nombreux.

- les failles: les piges par failles naissent de jeux de failles au sein dune srie sdimentaire fracturant les couches rservoirs et les mettant au regard de terrains impermables.

Anticlinal et faille les piges stratigraphiques

Ils se forment partir des variations de facis c'est--dire des variations dans la constitution minralogique des couches sdimentaires. La roche devient latralement impermable emprisonnant les hydrocarbures sous forme de lentilles, de biseaux, de rcifs, etc

On peut avoir par exemple des lentilles de grs dans un ensemble argilo-grseux, des biseaux de dpts ou drosion, des rcifs carbonats.

Lentille les piges mixtes

Cest la combinaison de piges stratigraphiques et structuraux.

On a principalement les piges associs aux discontinuits (anticlinaux rods, etc), les piges associs aux dmes de sel.

- Les dmes de sels ou diapirs sont prsents dans de nombreux bassins et sont trs varis quant leur forme et leur histoire de formation. Ce sont des couches plastiques constitues de sels ou danhydrites qui du fait de compressions exerces par les couches sdimentaires environnantes se plissent donnant lieu des montes des sels par endroits et crant par ce fait diffrents types de piges notamment des anticlinaux, les piges par failles, etc.

Dme de sel

- Les discordances sont le fait dvnements gologiques majeures (transgressions, rgressions, ) ayant affect toute ou une partie dune priode gologique lchelle dune rgion et marque par une absence partielle ou totale de dpts.

Sur une succession stratigraphique, on observe une absence ou une troncature de certains dpts marqus par des surfaces drosion. Les piges par discordance comprennent: les discordances angulaires (angular unconformity trap), les discontinuits (discontinuity trap) et les inconformits (unconformity trap). Les discordances angulaires se mettent en place la suite dune inclinaison de la couche rservoir avant la survenue dune rosion et le dpt subsquent de formations impermables. Le remplissage de la couche rservoir intervient par la suite.

Les discontinuits sont de larges surfaces drosion affectant des dpts de formations rservoir plus ou moins horizontaux sur lesquels se dposent ensuite des formations impermables permettant une ventuelle accumulation des hydrocarbures lintrieur des rservoirs.

Les inconformits sont des piges ns de dpts de formations rservoirs sur des roches mtamorphiques ou ignes plus ou mois rodes. Si la roche mtamorphique ou igne en dessous est altre et fracture, les formations au dessus peuvent agir comme rservoirs.

Discordance angulaire

Discontinuit d- Les roches couvertures

Une couche couverture est une roche impermable se trouvant au dessus ou formant une fermeture qui empche les hydrocarbures contenus dans la roche rservoir de migrer plus loin. Les roches couvertures sont en gnral des roches argileuses mais peuvent aussi tre des roches vaporitiques (sels, anhydrites, etc)e- Les rservoirs dhydrocarbures

Un rservoir est une formation du sous-sol, poreuse et permable renfermant une accumulation naturelle dhydrocarbures (huile ou gaz; huile et gaz) limite au dessus par une barrire de roches impermable et souvent par une barrire aquifre en dessous.

Le rservoir prsente donc les caractres suivants:

- porosit et permabilit,

- accumulation naturelle dhydrocarbures avec un rgime de pression naturel,

- couverture ou fermeture: barrire rocheuse (vaporites, argiles, etc) ou aquifre.

Lassociation de plusieurs rservoirs individuels et superposs, en gnral proches les uns des autres constitue un gisement. Le terme champ ptrolier fait en gnral rfrence un gisement dj connu ou en cours dexploitation.

Les roches rservoirs sont principalement constitues de grs et/ou de carbonates en majeure partie et sont le plus souvent stratifies en lits successifs.

Les 2 principales catgories de roches rservoirs: les rservoirs grseux et les rservoirs carbonats.

Les rservoirs grseux

Ils sont forms de grains de silice SIO2 et ont une origine principalement dtritique. Lorsque les grains sont libres, il sagit de sables, quand ils sont lis par un ciment, on a des grs.

Selon la nature du ciment, on peut avoir des grs argileux (ciment argileux), des grs carbonats (ciment carbonats), etc

Les rservoirs carbonats

Les rservoirs carbonats sont constitus de calcaires (CO3Ca) et/ou de dolomie (CO3Ca, CO3Mg). Selon la nature du ciment, on peut avoir des carbonates argileux, etc. Les carbonates sont dorigine:

- dtritique: forms principalement de dbris (grains de calcaire, coquilles, ),

- chimique: forms par prcipitation de bicarbonates des boues marines,

- ou de type rcif.

NB: les marnes constitues dargiles des proportions de 35 65% ne sont pas des roches rservoirs cause de la proportion dargiles liant les grains et diminuant fortement la permabilit.

Conclusion

La prospection ptrolire est fonde sur la gologie, la formation du ptrole, sa migration, son accumulation, sa prservation ou sa destruction sont lis des facteurs gologiques largement connus et susceptibles de prvisions et de reconstitution.Cest loccurrence de chacun de ces vnements gologiques lis ces facteurs que les explorateurs (gologues, gophysiciens, ingnieurs, etc) tentent dvaluer au moyen des techniques et sciences de la prospection ptrolire.

Questions sur le chapitre I

Pour quun bassin sdimentaire soit dit milieu doccurrence du ptrole il faudrait que celui-ci remplisse les conditions dun systme ptrolier, cest--dire: Lexistence dune roche mre La migration des hydrocarbures forms Lexistence dune roche rservoir Lexistence dune roche de couverture Lexistence dun pige Les milieux anarobies sont des milieux favorables la transformation de la matire organique en krogne car cest dans ces zones que rsident les bactries anarobies, qui sont les facteurs principaux des ractions biochimiques transformant la matire organique en krogne.

CHAPITRE II -LA SISMIQUE PETROLIERE

Introduction

Les mthodes sismiques sont un ensemble de mthodes gophysiques bases sur la propagation des ondes lastiques dans les couches du sous-sol. Elles sont largement en usage dans lindustrie ptrolire, particulirement en exploration do le nom gnrique de Sismique Ptrolire.La prdominance de ces mthodes est due leur grande prcision, leur rsolution excellente et leur profondeur de pntration. Leur essor et en gnral lessor de lindustrie ptrolire a t favoris en grande partie par le dveloppement de linformatique et de llectronique.

Les mthodes sismiques sont utilises pour dterminer les structures du sous-sol.

Elles comprennent:

la sismique rflexion: elle est base sur la rflexion des ondes lastiques par les couches du sous-sol, cest la mthode la plus utilise. la sismique rfraction: elle tudie la rfraction des ondes lastiques dans les couches du sous-sol; elle sert explorer les formations superficielles du sous-sol des profondeurs de quelques km. Les rsultats obtenus sont complmentaires de ceux de la sismique rflexion. La sismique de puits dont:

- le sondage sismique(sismosondage): cette technique consiste faire des tirs en surface et enregistrer les arrives avec des gophones placs diffrents niveaux dans le trou,- le carottage sismique: cette technique consiste quant elle faire des tirs diffrents niveaux dans un trou et enregistrer les arrives avec des gophones en surface. On mesure grce aux 2 dernires mthodes, les vitesses des ondes sismiques dans les formations du sous-sol. Elles sont utilises pour une meilleure connaissance du gisement en phase dexploration et pour suivre le gisement pendant lexploitation.II-1- Principe et thorie de la prospection sismique

La prospection sismique est fonde sur la propagation des ondes sismiques (ondes lastiques) travers les couches du sous-sol; cette propagation dpend des proprits (lastiques) des roches et provoque lintrieur de celles-ci des dformations lastiques et de multiples rflexions et rfractions.Le principe fondamental de la sismique est de produire des ondes sismiques partir dun branlement gnr par une source et de recueillir la rponse des formations sur un ou plusieurs rcepteurs. On dduit ensuite partir des dures de trajets, des variations damplitudes et de frquence des signaux des informations sur les structures en profondeur.

a- Types dondes sismiques

Suivant le trajet des ondes, on distingue plusieurs types dondes:

- les ondes rfractes qui se propagent vers le bas puis le long de linterface sparant 2 milieux et vers la surface,

- les ondes rflchies qui se propagent vers le bas avant dtre rflchies vers la surface en un point de rflexion (point miroir),

- les ondes directes qui arrivent directement au rcepteur en traversant le mme milieu

- et les ondes transmises qui traversent linterface.

Source

Gophones

(

( ( (( (Les diffrents types dondes sismiques

b- Nature des ondes sismiques

Dans un milieu homogne (mme proprits en tout point), isotrope (proprits uniformes selon la direction) et lastique, 2 sortes dondes principalement se propagent et sont recueillies: ondes P et ondes S.

ondes P ou ondes longitudinales ou ondes de compression ou ondes primaires: ce sont les ondes qui arrivent en premier; le mouvement des particules se fait suivant un mouvement de compression et de dilatation paralllement laxe de propagation.

ondes S ou ondes transverses ou ondes de torsion ou ondes secondaires: elles arrivent en second et le mouvement des particules se fait perpendiculairement la direction de propagation, les ondes S ne se propagent pas dans les liquides.

A cot des ces ondes, on a les ondes de surface ou ondes guides (ondes de Rayleigh et ondes de Love) qui sont aussi recueillies.

c- Vitesses des ondes sismiques

Les vitesses des ondes sont fonction des paramtres dlasticit du milieu gologique (module dincompressibilit K, module de torsion , densit , module de Young E, coefficient de Poisson ) qui sont lis aux paramtres gologiques ptrophysiques (duret et densit, porosit, permabilit, saturation, fluides prsents).

Vitesses des ondes P: Vp

Vitesses des ondes S: Vs

Les principales proprits des roches mesures par les mthodes sismiques sont limpdance acoustique et le pouvoir rflecteur ou cfficient de rflexion incidence normale.d- Impdance acoustique et pouvoir rflecteurLimpdance acoustique dun milieu est le produit de la vitesse de londe dans ce milieu par la densit de ce milieu: Impdance acoustique(milieu): I= v.Le pouvoir rflecteur ou coefficient de rflexion incidence normale [on suppose que la rflexion est normale] dun miroir ou interface sparant 2 milieux est le rapport de la diffrence des impdance acoustiques sur la somme des impdances acoustiques des 2 milieux: Pouvoir rflecteur du miroir (milieu 1 / milieu 2): . R peut tre ngatif, ce qui veut dire que lnergie sismique est rflchie dans le sens inverse remarquable sur le sismogramme par une trace sismique dans le sens oppos. De faon gnrale, la vitesse des ondes, de mme que la densit des formations augmente avec la profondeur et donc le pouvoir rflecteur est normalement positif. Le pouvoir rflecteur devient ngatif quand la vitesse de londe sismique diminue en passant dans lautre milieu.

En sismique rflexion, cest le contraste dimpdance acoustique qui intervient ainsi que le pouvoir rflecteur. La mesure sismique classique est celle de la dure de trajet des rflexions (temps double de parcours de londe sismique) et aussi les mesures damplitude de rflexion (nergie de rflexion) et les vitesses.

En sismique rfraction, cest plutt le contraste de vitesse qui intervient.

Les vitesses des ondes sismiques sont lies plusieurs facteurs notamment la porosit et la saturation, la profondeur et lge de la formation, la prsence des argiles, la lithologie.

Le tableau suivant donne les vitesses des ondes P et S et les masses volumiques de divers types de terrains.

Vitesses des ondes P et S et les masses volumiques de divers types de terrains

II-2- Acquisition de donnes sismiquesLacquisition sismique consiste recueillir les donnes sismiques sur une zone dtermine. Bien que reposant sur le mme principe, lacquisition terre et en mer comportent beaucoup de spcificits dans leur mise en uvre pratique, compte tenu de la nature mme du milieu dans lequel la campagne se fait.A terre, lquipe sismique terre comprendun chef de mission ou chef de terrain, un chef computer (oprateur informatique), des topographes, des foreurs, des observeurs avec un ou plusieurs ingnieurs des compagnies clients pour suivre les travaux.

- Le chef de mission est en gnral un gophysicien et a pour rle de superviser les oprations,

- le topographe procde lamnagement des terrains et place les lignes de tirs et de rception,

- les foreurs interviennent quand on utilise la dynamite o on a besoin de creuser des trous (en gnral de moins de 10m de profondeur),- lobserveur a pour tche de faire fonctionner les instruments et de mettre en place les dispositifs denregistrement des donnes,- loprateur informatique a en charge le fonctionnement des appareils informatiques.Les appareils, les cbles et autres quipements sont disposs dans un camion laboratoire.

Les quipements pour une campagne sismique terre comprennent: les sources, pour produire des ondes sismiques. Nous avons:

des sources explosives (dynamites); la mise en feu est assure par des dtendeurs lectriques,

des sources non explosives (poids, dynoseis, vibroseis).

Les rcepteurs: ce sont des gophones. La rponse du gophone dpend de la frquence du signal et de la frquence propre du gophone.

Le principe de base du gophone est simple: les vibrations perues par le gophone induisent lintrieur de celui ci le dplacement relatif dune bobine par rapport un champ magntique (aimant) produisant aux bornes de la bobine une ddp proportionnelle en amplitude la variation du flux magntique et de frquence gale celle du dplacement produit. La sortie du gophone est amplifie et filtre si ncessaire. Les appareils denregistrements: qui enregistrent les donnes sur support numrique et qui sont associs des amplificateurs, des filtres, etcLes emplacements relatifs des points de tirs (sources) et des points de rception (gophones) quon appelle dispositifs terrain sont varis. Nous pouvons citer: Dispositifs tirs au centre: les gophones sont disposs sur une ligne et la source au milieu dune autre ligne parallle, Dispositifs tirs au centre en deux: les gophones sont disposs sur une ligne et la source est place au centre de cette ligne,

Dispositifs tirs en bout: les gophones sont places sur une ligne et la source est au bout de cette ligne avec le mme espacement,

Dispositif tir dport en ligne: les gophones sont places sur une ligne et la source est au bout de cette ligne avec un espacement plus grand,

Dispositif dport latral en T: il est semblable au tir au centre avec un plus grand espacement entre la source et les gophones, Dispositif en croix: les gophones sont disposes en croix de faon perpendiculaire et la source est au milieu.En mer, lquipe sismique en mer est dirige par un chef de mission et comprend des ingnieurs et techniciens (observeurs, oprateurs informatiques) ainsi que des ingnieurs des compagnies clients. Le personnel se relaie pour assurer la continuit des mesures de jour comme de nuit. La campagne sismique en mer se fait partir dun navire sismique qui comporte tous les systmes et quipements ncessaires lacquisition, lenregistrement et au prtraitement.La source la plus utilise en mer est le canon air (air gun). Le principe consiste dcharger brusquement dans leau, de lair comprim haute pression afin de provoquer une onde sismique. Le premier pic de pression est suivi de plusieurs missions secondaires produites par loscillation de la bulle dair dans leau. Ces missions secondaires indsirables sont attnues par lmission dune deuxime bulle en opposition de phase. Un capteur sismique est plac directement sur le canon pour permettre un enregistrement la source. Lalimentation du canon air est assure par un compresseur.

Nous avons aussi comme source le canon eau (watergun).

Les rcepteurs en mer sont des hydrophones; ce sont des capteurs pizo-lectriques qui transforment les variations de pression dans leau en tension lectrique.Les hydrophones sont installs le long de fltes tranant derrire le navire une profondeur deau variant entre 5 et 40 m et des espacements dfinis. Les fltes peuvent avoir jusqu 4000 voire 6000 m de long et on peut en utiliser plusieurs (jusqu 8).

Les sources sont galement larrire du navire et les tirs des canons air sont faits des espaces temps bien dfinis selon la vitesse du navire.

Les navires sismiques utilisent des systmes de navigation intgrs des systmes de positionnement pour caler exactement dans lespace la zone investigue (points de tirs, points de rception, rflecteurs). On a plusieurs mthodes de positionnement en mer, on peut citer:- le positionnement radiolectrique qui utilise des ondes radiolectriques permettant de positionner le navire par rapport des stations fixes terre.- le positionnement acoustique, des faisceaux acoustiques sont mis vers le fond de leau partir du bateau et les temps darrive de ces impulsions permettent de positionner le bateau, les sources et les rcepteurs.

- le positionnement par satellite: tous les navires sismiques en sont quips, ce sont les systmes GPS, D-GPS qui permettent de positionner sur la terre (donnent en temps rel longitude, latitude, altitude). *Le D-GPS (Differential GPS) est un systme de positionnement obtenu partir de lenregistrement diffrentiel du signal GPS donn par des satellites en orbite autour de la terre et du signal GPS donn par une station fixe terre. Il est plus prcis que le systme GPS classique qui a une prcision allant +/- 15m (pour des raisons de scurit car initialement conu pour des fins militaires et stratgiques) entranant erreurs dans lacquisition sismique pouvant aller plus de 100m.On appelle taux de couverture le nombre de fois quun mme point de rflexion est travers par un ou par un groupe de gophones. La couverture multiple suppose que chaque point rflecteur fourni plus dune rflexion (schmatisation et cas pratique avec dispositif tir au bout).

Les signaux capts par les gophones et hydrophone sont en gnral trop faibles et sont donc amplifis et ventuellement filtrs (pour extraire un certain nombre de bruits) avant dtre transmis des appareils denregistrement.

Les donnes sismiques sont aujourdhui enregistres sous forme numrique avec un pas dchantillonnage (2 ou 4ms) directement sur des ordinateurs.

Remarque: On dispose sur le terrain, les gophone en grappe (12 ou 24 gophones) placs en parallle. Le but de ce dispositif est double: amlioration du rapport signal / bruit et compensation dun mauvais fonctionnement ventuel dun des gophones par les autres.

II-3- Traitement des donnes sismiques

A la sortie du gophone, les donnes sismiques sont des variations dans le temps (mesures partir de linstant initial de tir) de lamplitude de sortie c'est--dire du dlai entre linstant de tir et linstant de rception: cest le domaine temporel. Londe sismique est galement le rsultat de la superposition dondes sinusodales de frquences, damplitudes et de phases diffrentes: cest le domaine frquentiel.Le signal sismique est entirement dfini par 3 paramtres: amplitude, phase, frquence enregistr sous la forme de trace sismique (voir figure). La trace sismique est lenregistrement mesure, fonction du temps, obtenu partir dun tir unique envoy et reu une position unique au niveau dun rcepteur. Cet enregistrement reprsente le temps double de parcours de londe sismique (en millisecondes: 0.001 sec) c'est--dire le temps que met lnergie (londe) sismique pour atteindre le miroir, tre rflchie et capt en surface au rcepteur.Le traitement des donnes sismiques est essentiellement un traitement informatique qui consiste remettre en forme linformation sismique enregistre sur le terrain. Une squence normale de traitement comprend les oprations suivantes:

Le dmultiplexage: cest un rarrangement des enregistrements (signaux sismiques) en familles de traces correspondants au mme point miroir. Il se fait aprs le multiplexage qui est un mode denregistrement sur diffrents canaux dune bande magntique.

Ldition des traces: cest un dpouillement des enregistrements et la visualisation des traces des points miroirs en vue dun contrle de la qualit des enregistrements.

La gomtrie: cest la spcification des paramtres de terrain qui vont permettre de raliser les traitements (niveau de rfrence moyen, diagramme dexploitation en couverture multiple, distance entre tirs, longueur de lenregistrement, type de dispositif, chantillonnage, etc...). La restitution damplitude: il sagit dune restitution de lnergie des ondes sismiques qui sattnuent pour diverses raisons (pertes dues aux instruments et aux cbles, pertes dues la nature de la surface, etc).

La dconvolution: les oprations de dconvolution ont pour but dobtenir, par des oprations mathmatiques des rponses impulsionnelles en contractant limpulsion mise de sorte quelle soit brve (fonction de Dirac), avec un faible nombre doscillations et de bruits (rflexions multiples insuffisamment attnues). La dconvolution est un filtre inverse qui vise supprimer les rflexions multiples ou modifier limpulsion sismique afin de lui donner une forme compatible avec un bon pouvoir de rsolution. Les correctionsstatiques: en sismique terrestre particulirement, elles consistent corriger les anomalies de temps de parcours induites par les variations daltitudes des gophones et les variations de vitesse dans les terrains superficiels. En sismique marine, Les corrections dynamiques: elles consistent ramener les temps de trajets obliques des temps de trajets verticaux (hypothse fondamentale de la sismique) par calcul de lcart de temps de parcours partir de lanalyse de vitesse. Elle consiste donc ramener les temps darrive des rflexions ceux qui auraient t observs si source et rcepteur taient situs sur la mme verticale. La migration: elle a pour but de replacer les rflecteurs inclins dans leur position correcte. En effet, la prospection sismique est base sur une hypothse fondamentale qui est la suivante: distance source rcepteur = 0 (offset=0) et qui conduit un dcalage des rflecteurs inclins sur le sismogramme. La rflexion correspondant au point rflecteur M (CDP: Common Depth Point ou CMP Common Mid Point) est reporte la verticale du point de tir sur la coupe sismique ou section temps.Cela est juste et correspond la ralit quand le miroir ou rflecteur est horizontal.

Lorsque le miroir est inclin, cela nest plus exact: le point de report vertical en dessous de la source nest plus la vraie place de la rflexion qui est quelque peu dporte. Cest ce que corrige la migration et elle a ainsi pour effet dattnuer les synclinaux et damplifier les anticlinaux.

(Voir figure).Toutes ces oprations de traitement reposent sur des modles mathmatiques programms lintrieur des logiciels puissants.Aux diffrentes tapes du traitement, les coupes film sont fournies l'interprteur qui dcide des nouveaux traitements devant tre effectus jusqu' obtention d'une interprtation satisfaisante. Certains traitements sont "gomtriques", permettant de dfinir et de positionner les rflecteurs. D'autres traitements permettent de se rapprocher de la gologie du sous sol : nature des dpts (stratigraphie sismique) et dtermination de la suite des squences de dpts.

A la fin du traitement, les enregistrements sont prsents sous forme de profil sismique ou ligne sismique. Cest une juxtaposition des rflexions des couches du sous-sol sur une ligne droite qui est le profil; les donnes recueillies sont des temps daller-retour ou temps doublesde parcours , fonction des proprits des roches traverses.

II-4- Interprtation des donnes sismiquesLobjectif et la finalit de la prospection sismique sont linterprtation des donnes sismiques en termes gologiques.Linterprtation sismique consiste en une simple reconnaissance des marqueurs permettant didentifier les couches. Simple dans le principe, cette reconnaissance des marqueurs sismiques demande beaucoup dexprience et de dextrit, dautant plus que la nature prsente diverses complexits.

Il sagit donc didentifier par les changements daspects et de couleurs des signaux sismiques, les miroirs ou rflecteurs dans leur continuit et discontinuits. Les couches sdimentaires sur le profil sismique sont visibles suivant le degr dintensit des rflexions. On peut dceler les failles, les anticlinaux, les chenaux, etc ainsi que les zones dmanation de gaz (points brillants, amplitude de rflexion faible). En dessous des couches sdimentaires nous avons le socle (basement) qui prsente des rflexions discontinues et parses.En utilisant toute la srie des images 2D en temps (lignes sismiques), on arrive cartographier les formations du sous sol (cartes de profondeurs ou cartes isobathes, cartes de vitesses, cartes de temps doubles) et dtecter les piges hydrocarbures et ventuellement valuer le volume du gisement potentiel.Les cartes isobathes dun horizon donn sont tablies partir de la carte isochrone et isovitesse de lhorizon. La carte isochrone de lhorizon est tablie partir de plusieurs lignes scantes sur lesquelles on suit ledit horizon. Les valeurs des temps double de parcours sont ensuite reportes sur un plan de position et on trace ainsi des courbes dgale dure de trajet. La carte isovitesse est tablie partir des vitesses obtenues des carottages sismiques. En juxtaposant carte isochrone et carte isovitesse grce la formule Distance = Vitesse Temps, on ralise la carte isobathe (cartes dgales profondeur) de lhorizon tudi.

NB: dans la formule Distance = Vitesse Temps, Temps = T/2 puisquil sagit du temps double de parcours (temps aller-retour); la distance reprsente la profondeur.

Les cartes isopaques (courbes dgales paisseurs) sont tablies partir de 2 horizons dfinissant une couche ou une formation qui donnent

Les cartes isobathes (et mme isochrones) dterminent les contours structuraux. Leur interprtation est relativement simple: les structures anticlinales et dmes de sels apparaissent comme des lvations correspondant des contours ferms tandis que les synclinaux et chenaux montrent le contraire.

Les cartes isopaques montrent les variations dpaisseurs des units stratigraphiques(paisseur des sdimentes entre 2 rflecteurs) et elles permettent une meilleure estimation des rejets de faille.Afin dobtenir une image plus prcise et plus fiable du sous sol, on emploie la technique de la sismique 3D plus chre mais beaucoup plus efficace. Elle permet souvent de reprer directement les hydrocarbures dans les couches gologiques. Les rcepteurs sont placs en nappes beaucoup plus serres et on construit des images du sous sol en 3 dimensions ce qui permet de bien apprcier le gisement potentiel. Grce des lunettes appropries par exemple, la vision virtuelle en 3D du sous sol permet aux interprtateurs de mieux comprendre la structure du sous sol.La technique de la sismique 4D va encore plus loin en faisant intervenir la 4me dimension: le temps. Sur un gisement en production, on effectue plusieurs enregistrements successifs de sismique 3D, intervalles de temps rguliers et la comparaison des enregistrements permet ensuite de suivre lvolution du gisement pendant sa production.ConclusionLa sismique est employe par une large gamme de scientifiques et dindustriels: gotechniciens pour limplantation douvrages de gnies civils (routes, ponts, difices) ou la ralisation dtudes dimpacts; gotechniciens et gophysiciens dans lexploration ptrolire.Toutefois, cest dans le domaine ptrolier que se ralisent la quasi-totalit des dpenses relatives aux tudes sismiques. Aujourdhui incontournable dans lindustrie de la recherche ptrolire, la mthode sismique constitue le principal outil qui guide les explorateurs dans le choix de limplantation des forages.

Travaux diriges: Etude dune ligne sismique: reconnaissance des marqueurs et des couches sdimentaires, reconnaissance des piges ptroliers, calcul du temps double de rflexion, etc...

a) Trace sismique

b) traces sismiques assembles (rponses des formations)Questions sur le chapitre II

- CHAPITRE III -

LES FORAGES PETROLIERS

IntroductionLes techniques de prospection gologiques et gophysiques nous ont permis de localiser des prospects c'est--dire des zones potentielles pouvant renfermer des accumulations dHC. Le seul moyen de confirmer la prsence effective dhuile ou de gaz est de creuser dans le sous sol c'est--dire de raliser un forage.Un forage ptrolier ou puits ptrolier est un trou creus dans le sous sol afin de permettre laccs un objectif qui est un gisement dHC prouv ou pronostiqu.

Le forage des puits ptroliers absorbe une bonne partie des budgets dexploration; un forage ptrolier est valu selon la localisation plus de $1M (dans notre bassin au moins $5M).

Les fonctions essentielles dun puits ptrolier sont:

Lexploration dun bassin sdimentaire (puits dexploration),

Lvaluation du potentiel en hydrocarbure (puits dapprciation ou de dlination),

La production dHC (puits de dveloppement ou de production).

Remarque: il existe des puits dit puits dinjection qui servent linjection deau dans la formation rservoir

III-1- elaboration dun puits PETROLIERUn puits ptrolier est un ouvrage coteux qui doit tre tudi et planifi avant sa ralisation. Cette tude se fait par une collecte de donnes techniques (gologiques, gographiques, gophysiques, etc..) et conomiques permettant de dterminer lenvironnement dans lequel le puits sera for afin de rduire les taux dincertitudes. Ces donnes sont compiles lintrieur dun document appel proposition de forage ou pronostic de forage (well / drilling prognosis).

Cest un document qui dfinit:

lemplacement du forage c'est--dire sa localisation: coordonnes, profondeur deau si on est en mer les objectifs du forage: naturede lobjectif: sables, carbonates, grs; tage stratigraphique de lobjectif: Albien, Cnomanien, etc et profondeur de lobjectif

Le cadre gologique et gophysique de la zone: gologie gnrale de la rgion, tectonique, zones de pressions anormales pouvant tre rencontres au cours du forage. Les puits de corrlation qui sont des puits qui prsentent des caractristiques proches de celles du puits projet et ce sont en gnral des puits voisins.

Le programme de forage et de tubage,

Le programme de carottage, dchantillonnage, de diagraphies et de test,

Les contraintes et chances respecter: base de forage, ravitaillement en matriel, avitaillement, Les besoins en personnel, services et consommablesCe document couvre donc lensemble des oprations mener et dtermine le budget prvisionnel global. *Des tudes de sites sont galement effectues pour prparer le site de forage et dterminer lemplacement le plus sr et le plus proche des coordonnes du puits. Par exemple en mer, on tudie la profondeur deau et le sous sol marin pour voir sil peut supporter les piles dune plate forme. On tudie galement certaines donnes climatiques et mto (force du vent, hauteur des vagues, ampleur des courants). A terre des obstacles comme des habitations, le relief accident ou mme des marcages peuvent tre des obstacles quil faut contourner.

Une tude dimpact environnementale est galement requise pour analyser et attnuer les impacts du forage sur lenvironnement.

III-2- Architecture dun puits ptrolier

Un puits dHC est compos de sections de trous fores de longueur diffrentes et de diamtre sammnuisant avec la profondeur. Ce sont les trous ou hole en anglais. Les puits dHC peuvent tre verticaux, inclins (forages dvis ou dirigs) ou horizontaux. Le puits doit pouvoir rsister aux fortes pressions rencontres dans le sous-sol lies aux fluides (eaux, gaz, ptrole) qui sy trouvent.Les puits dHC sont donc quips de tubes en acier nomms casings visss les uns aux autres ou souds de bout en bout. Ils assurent la stabilit des trous (empcher les boulements). Une enveloppe de ciment ralise ladhsion entre les parois du trou et les casings.

Le ciment est mis en place par circulation directe c'est--dire par injection dans le trou et remonte dans lannulaire (espace entre casing et trou ou entre 2 casings), lorsquune manuvre de forage dune section de trou est termine et que la descente du casing est faite au cours dune opration appele cimentation.Les rles ciments sont:

Supporter les casings et les protger de la corrosion, Isoler les zones productrices pour empcher toute communication de fluide.

Le programme de forage et de tubage est la squence de forage des sections de trou et la squence de descente des casings dans les sections de trou fores. Les longueurs des sections de trous ainsi que les diamtres des outils utiliser sont indiqus. La squence de descente des casings dans les sections de trous est la suivante:

1- Tube guide ou conducteur (Conductor pipe): cest une colonne de tubes lgers ancre dans le sol une 10aine de mtres de profondeur. Il permet de canaliser la boue en dbut de forage et dviter laffouillement des terrains meubles superficiels. Cette colonne est soit battue au marteau ou alors descendue et cimente dans un trou for (longueur 100-300 pieds). En mer, le tube conducteur doit traverser la tranche deau.2- Colonne de surface: cest la 1re vraie colonne du puits ptrolier, elle a pour rle de coffrer les formations peu profondes qui sont en gnral boulantes. Elle sert aussi dancrage aux obturateurs (BOP) et aux dispositifs de suspension des colonnes ultrieures. Elle varie de quelques 10aines plusieurs 100aines de mtres.3- Colonne intermdiaire ou colonne technique: cette colonne a pour objet de pouvoir poursuivre le forage dans les circonstances de traverses de zones risque (argiles, sables mal consolids, pressions anormales des formations).

4- Colonne de production ou de test: dans le cas dun forage de dveloppement, cette colonne est indispensable pour assurer la protection de la couche productrice et la mise en uvre du matriel de production. Elle est pose soit au toit de la couche productrice soit elle la traverse.5- Colonne perdue ou liner: cest une colonne de production qui est suspendue dans la partie infrieure de la colonne de production. Elle est descendue pour des zones o il est difficile de prvoir le comportement (failles, hautes pressions).Exemple de programme de forage et de tubage:

Programme de forage: 36 26 17 12 8 .

Programme de tubage: 30 20 13 3/8 9 5/8 7NB: exercices sur la cimentation

IV-3- Les fluides de forage1- Dfinition et fonctions

Les fluides de forage ou boue de forage sont des fluides qui circulent dans le train de tiges et dans loutil de forage jusquau fond du trou.Les principales fonctions des fluides de forage sont:- la remonte des dblais (cuttings),- le nettoyage du trou,

- le maintien de suspension des dblais aprs arrt de la circulation de la boue;- la lubrification et le refroidissement des outils de forage;

- la transmission des informations mesures pendant le forage vers la surface;

- lentrainement des moteurs de fond;

- le maintien des parois du trouet le contrle des fluides de formation: le fluide de formation exerce une pression hydrostatique Ph = 0,981 Z.d/10, avec Z: profondeur (m) et d: densit (kg/l) et P (bar). Cette pression hydrostatique doit tre contrebalance par la boue de forage.La boue de forage circule travers un circuit ferm appel systme de circulation ou elle est recycle et reconditionne la sortie du puits et rinjecte dans le trou.On a plusieurs types de boues(boue eau, boue mousse, boue l'huile, boue air etc) qui diffrent par les additifs chimiques qui y sont introduits et qui leur confrent des proprits particulires sur la viscosit, le pH, la densit, la salinit.

On peut citer par exemple des alourdisseurs (galne, barite), des mulsifiants, des amincisseurs, des rducteurs de filtrat, etc.

Boue de forage = Eau + Additifs

Filtrat de boue Gteau de boue

(Filter cake) (Cake)

2- Circulation du fluide de forage

La circulation de la boue doit pouvoir entrainer les dblais du fonds du puits jusquen surface.

Le dbit massique est suppose constant lintrieur du systme (depuis la pompe dinjection jusqu la sortie des dblais). Un changement de densit de la boue qui retourne peut entraner notamment un changement de la vitesse de retour de la boue ce qui est indicateur dune anomalie au fond du puits (perte de circulation, kickou venue).Dans le systme (pompe dinjection sortie du puits), la vitesse de circulation de la boue est lie au dit dinjection par la relation suivante : avec V: vitesse de circulation du fluide (m/min), Q: dbit dinjection de la boue (l/min ou gpm: gallons par minute); A: section unitaire du train de tiges ou de lannulaire (m2, ft2).(Cette quation traduit lquation de continuit en coulement permanent: le dbit massique est constant lintrieur du systme.)Exercice dapplication #1:

1. Au cours du forage dun trou de 20, on injecte une boue de forage une vitesse de 0,75 m/s. Le jeu entre la tige de forage et le trou est de 21/4. Quel est le dbit dinjection de la boue en l/min et en gpm?

2. Pour le trou suivant de 141/4, on augmente la vitesse de circulation de la boue 200 ft/min et le dbit dinjection prcdent de 3,5 gpm. Quel doit tre le diamtre de la tige utiliser?

3. Quelle est la vitesse moyenne de la boue (en ft3/sec et en m3/min) dans le train de tige si on fore avec une boue de densit 10,5 ppg et un dbit dinjection de 400 gpm. Le diamtre intrieur de la tige de forage est 3,64?Units:

Volume: 1 ft3 = 7,48 gallons = 28,3 litres = 0,028 m3Longueur: 1 pied (ft ) = 12 pouces (inch ) = 0,304 m3- Gradient pression de la boue, gradient de fracturation et gradient de formation

Les gradients de la boue et gradients de pression des fluides de formations sont respectivement les volutions avec la profondeur de la pression de la colonne de boue et de la pression des fluides de formation rencontres au cours du forage. Le gradient de fracturation est lvolution avec la profondeur de la pression de fracturation de la formation.Dans la plupart des forages, la pression de la colonne de boue est constamment maintenue au dessus de celle des fluides de formationde sorte empcher les fluides de formation de pntrer dans le trou (venue): cest le forage dit overbalanced.Aussi, la pression de la colonne de boue est maintenue en dessous de la pression de fracturation pour viter la formation de se fracturer.La relation entre le gradient de pression de la boue et la densit de la boue est donne par la formule suivante:

densit de la boue (ppg) 0,052 = gradient de pression de la boue (psi/ft)

ou

Pression de la boue (psi) = densit de la boue(ppg) profondeur (ft) 0,052.

*ppg: pound per gallons (livres par gallons)

Remarque: le gradient de formation et la pression des fluides de formations sont des donnes qui sont values partir du type de formation quon peut rencontrer. Cette valuation est faite partir des connaissances gologiques et gophysiques de la zone forer et des puits de corrlation.Exercice dapplication #2: Le forage dun puits ptrolier rencontre une profondeur de 5000 ft de leau un gradient de pression de 0,433 psi/ft.1. Si la densit de la boue utilise dans la section prcdente de forage est de 7,6 ppg, le forage de cette nouvelle section 5000 ft peut-il se raliser normalement avec cette densit de boue. Pourquoi?

2. Quelle doit tre alors la densit de boue utiliser si lon dcide de forer avec une pression de boue toujours suprieure de la pression des fluides de formation de 2 psi?III-4- METHODES ET outils de foragea- Les mthodes de forage

La mthode de forage la plus usage dans lindustrie ptrolire est le forage rotationnel (Rotary Drilling) o un mcanisme de rotation induit par un moteur est transmis au train de tiges et loutil de forage qui est descendu dans le trou en mme temps quil coupe et broie les roches et les dbris rocheux sont vacus la surface par la boue. Le moteur peut tre soit au niveau de la table de rotation (Kelly Bushing) ou au niveau dun systme appel Top Drive.Pour les puits fortement dvis, cest seulement loutil, au bout de la garniture de forage qui tourne, entrain par un moteur de fond qui est actionn par la circulation de la boue.b- Les outils de forage

Les outils de forages sont nombreux et varis tant dans leur forme que dans leurs fonctions en fonction de la lithologie rencontre. On a les outils molettes, les outils diamant, les trilames, alseurs, marteaux de fond de trou, etcLes outils sont constitus dune queue filete qui se fixe au train de forage; dun palier sur lequel ont monts les cnes ou molettes (pour les outils molette), des conduites du fluide de forage.Le corps de loutil est en acier et les parties en contact avec las roches sont protges par des mtaux durs (carbure de tungstne ou diamant par exemple).

Le choix technique de loutil sopre partir des considrations surla duret des roches et leur caractre abrasif, le type de boue utilis, la dviation du forage, le carottage, le diamtre de loutil, le poids du train de tige sur loutil (weight on bit).

Les outils sont fixs sur les masses tiges communiquant leur poids loutil et prolonges en surface par des tiges de forage; lensemble est mis en rotation grce la table de rotation par lintermdiaire de la tige dentrainement ou Kelly (cas du Kelly bushing) ou grce un systme en rotation au niveau dun Top Drive (cas du Top Drive). Pour le levage ncessaire aux manuvres de forage et pour porter le poids du train de tiges, nous avons un derrick, un crochet, un treuil et un moufle.

*Cot du forage au mtre ou au pied for: le choix de loutil de forage tient compte non seulement des considrations propres la formation forer (duret des roches traverser, dviation du trou, etc) mais aussi et surtout du cot. On dfinit le cot de loutil au pied ou au mtre for qui est dterminant dans le choix de loutil de forage:

avec C: cot au mtre for ($/m ou $/pieds); Coutil: cot de loutil; Crig: cot du rig; Tr temps d rotation de loutil; Tm: temps de manuvre; H intervalle for (mtre ou pieds).

Le temps de rotation est le temps pendent lequel loutil tourne effectivement et coupe ou broie les roches et le temps de manuvre est le temps ncessaire pour raliser une manuvre de forage c'est--dire lajout de tiges de forges additionnelles pour allonger le train de tiges et poursuivre le forage, le changement doutils dfectueux, etc

Exercice dapplication #3: Un outil A a for 41m en 17h. Dans le mme terrain, un outil B a fait 35m en 12h. Si le prix de lheure de lappareil est de 4000 frcs et que les outils A et B cotent 8500 frcs et quil faut 4h pour faire une manuvre complte, quel est le plus conomiques des 2 outils?

Les appareils de forage ou encore rigs comprennent en gnral les lments suivants (voir figure):

un mt ou derrick, un treuil, un moufle mobile et un crochet; une table de rotation (avec la tige dentrainement: kelly) ou dun Top drive;

du circuit de la boue: pompe dinjection, bassin, ligne dinjection; lobturateur (Blow Out Preventer);

despaces pour la disposition des casing et tiges de forage;

la cabine du foreur;

un gnrateur lectrique.

Rig de forageQuestions sur le chapitre III

- CHAPITRE IV -LES DIAGRAPHIES PETROLIERES

Introduction Ltude des caractristiques des formations traverses par un sondage se fait grce aux diagraphies. Les diagraphiespermettent davoir une vision continue, objective et quantitative des sries traverses par un forage et de raliser le lien entre les mesures gophysiques de surface et la gologie de subsurface.Les diagraphies ou encore log dsignent tout enregistrement continu en fonction de la profondeur des variations dune caractristique donne des formations traverses par un forage.

Cette technique est apparue en 1927 et a connu depuis un dveloppement fulgurant pour devenir un outil incontournable de lindustrie ptrolire.

Selon que les diagraphies sont enregistres pendant ou aprs le forage, on distingue:

- les diagraphies instantanes: enregistres au cours du forage, elles sont dun accs direct (pousse sur l'outil, vitesse d'avancement, dbit des fluides de forage, examen des dblais, examen qualitatif et quantitatif de la boue, indices de gaz ou d'huile, temprature, etc); elles permettent de suivre lvolution du forage(MWD, mudlogging);

- les diagraphies diffres: elles sont enregistres en fin de forage en descendant les outils lextrmit dun cble (wireline).

Lessentiel de linterprtation des diagraphies diffres consiste dterminer des paramtres tels que la porosit des formations traverses, les fluides contenus et leur saturation, les limites des couches, les contacts entre les diffrents fluides, la qualit de la cimentation, le diamtre, linclinaison du trou, le pendage des terrains ainsi que la direction des discontinuits, leffet de la boue sur les formations traverses, etc Toute variation des courbes de diagraphie doit avoir une signification gologique vidente et vice versa.

V-1 Paramtres enregistrs et quipementsa- Paramtres enregistrs

Les paramtres physiques qui font lobjet de mesures diagraphiques sont regroups en 2 catgories selon quils soient des phnomnes naturels spontans ou des phnomnes obtenus par excitation. Paramtres naturels engendrs spontanment: un dispositif comprenant un simple rcepteur est descendu dans le puits et enregistre des paramtres tels que: le potentiel spontan PS,

la radioactivit naturelle: totale (Gamma ray GR) ou slective (Gamma ray spectral),

la temprature T,

le diamtre du trou C,

la dviation (inclinaison du trou) le pendage des terrains.

Paramtres physiques obtenus par excitation: un dispositif constitu dun couple metteur rcepteur est descendu dans le trou; un signal est envoy dans la formation par un metteur et on enregistre la rponse laide dun rcepteur. Ce sont: les mesures de rsistivit: diagraphies lectriques (mission dun signal partir dlectrodes); diagraphies dinduction (mission dun signal partir de bobines dinduction),

les mesures nuclaires: diagraphie gamma-gamma ou de densit (mission dun rayonnement gamma), diagraphies neutron (mission de neutrons dans la formation), etc,

les mesures acoustiques: diagraphie sonique (mission dondes dans la formation), diagraphies damplitude et dadhrence du ciment, etc.La diagraphie de densit, la diagraphie neutron et la diagraphie sonique sont dites diagraphies de porosit car leur principale application est la dtermination de la porosit des formations.b- EquipementsLes quipements pour lenregistrement des diagraphies comprennent: Les outils lextrmit du cble quon descend dans le trou

Un cble, enroul autour dun treuil assurant la connexion mcanique et lectrique avec loutil,

Les circuits de contrle et de commande des appareils de mesure et des quipements de traitement de linformation, Un systme denregistrement et ddition.

V-2 Etude thorique de quelques diagraphies et applications*Composition de la rocheL'interprtation des diagraphies devra permettre de connatre la composition de la roche traverse par le sondage par la dtermination du contenant et du contenu:

Le contenant reprsente les lments solides (matrice: grains et ciment) dont il faut dterminer la nature minralogique et le pourcentage. En diagraphies, on distingue deux types d'lments solides: la matrice et l'argile.

La matrice est l'ensemble des lments solides figurs (grains et liants) constituant la roche, l'exception des argiles. Cette matrice est dite simple lorsque les lments sont constitus du mme type de minral (calcite, quartz). Elle est dite complexe quand les lments figurs sont minralogiquement diffrents ou quand les grains et le ciment sont composs de minraux de types diffrents (grs ciment calcaire). On dira qu'une matrice est propre quand elle ne renferme pas d'argile.

Largile est un dpt sdimentaire compos de minraux phylliteux, aluminosilicates, hydrats appartenant aux groupes kaolinite, montmorillonite, chlorite. Selon le degr de compaction des argiles, les pores sont plus ou moins nombreux. Ces pores sont gnralement remplis deau mais souvent dhydrocarbures liquides ou gazeux. On distingue 3 types dargiles:

les argiles lamines disposes en fins lits entre 2 couches de rservoirs et naffectant ni la porosit utile, ni a saturation, ni la permabilit. Ces lits sont gnralement conducteurs en parallle avec les autres couches. On les identifie dans le microlog et la pendagemtrie.

Les argiles disperses adhrent les grains ou les induisent et occupent partiellement les pores. Elles rduisent la permabilit des roches et augmentent leur salinit. Leur rsistivit est difficile dterminer.

Les argiles structurales se prsentent sous forme de grains ou de nodules jouant le mme rle que les autres grains de la matrice. Les argiles lamines et structurales ont une origine dtritique tandis que les argiles disperses proviennent daltration (feldspath) ou de noformation.

Le contenu c'est dire la nature et le pourcentage des fluides remplissant les vides entre les lments solides. Leur pourcentage dans la roche dpend de la porosit. Ces fluides sont de nature diffrente (eau, air, huile, etc). A lexception de leau, ils sont gnralement mauvais conducteurs de courant. Leau conduit plus ou moins bien le courant selon quelle soit charge ou non en sels dissous. Or les roches contiennent toujours d leau en quantit importante suivant dune part la porosit et dautre part la saturation.1- Diagraphies lectriquesa- PrincipeLes diagraphies lectriques sont des diagraphies o lon envoie comme signal dans la formation du courant lectrique pour en dduire leur rsistivit. Les mesures de rsistivit comprennent logs lectriques PS et les logs PS.

La rsistivit dune formation se dfinit comme tant son degr dopposition au passage du courant lectrique. Elle se mesure en Ohm.m. Cest un paramtre important dans la dtermination de la saturation en hydrocarbures. La rsistivit dune roche dpend dela gomtrie des pores, de la rsistivit propre de leau contenue dans les pores, de la quantit deau prsente dans la roche et de sa concentration en sels (salinit), de la lithologie et du pourcentage dargile de la roche.

Le sel le plus commun dans les eaux de formation est le NaCl mais on peut rencontrer dautres sels tels que le KCl, le CaCl2, le NaSo4, etc. et lvaluation de la concentration en sels dissous se fait en quivalent NaCl.Une source mettrice (lectrodes, solnode) envoie un signal (courant lectrique) dans la formation et un dispositif de mesure (rcepteur) enregistre la rponse de la formation. La distance entre la source et le rcepteur est lespacement. Le rayon dinvestigation est la distance que parcours le signal (rayon de la sphre quipotentielle des lignes de courant). Plus la distance entre lmetteur et le rcepteur est grande, plus linvestigation est profonde et corrlativement la dfinition verticale diminue.b- Outils

Selon lespacement et lordre de grandeur du rayon dinvestigation, on distinguera: Les macrodispositifs : grande normale et latrale (fig 1 et 2), induction IL, latrologs 3, 7, 8, Dual, spherically Focused Log (SFL). Ils donnent une lecture plus ou moins proche de la rsistivit vraie de la formation.

Les microdispositifs: petite normale, microinverse, microlog ML, microlatrolog (MLL), micro spherically focused log (MSFL); ils donnent une lecture proche de la rsistivit de la zone lave. Les microdispositifs sont monts sur patin et appliqus contre la paroi du trou.

Pour amliorer la dfinition verticale et diminuer les effets de trou, on a mis au point des dispositifs focaliss o lon envoie un faisceau de lignes de courant parallles dans les formations perpendiculairement laxe du trou (induction, latrologs, SFL, MSFL, MLL).On dispose ainsi dune grande varit doutils de mesure de rsistivit dont la combinaison permettra de dterminer les paramtres recherchs.

Quelques exemples de dispositifs lectriques

*Propagation du courant lectrique dans une formation (figure)

Lorsquon envoie du courant lectrique dans la formation, partir dune lectrode A denvoi de courant, ce courant se propage dans toutes les directions sous forme de lignes de courant et porte le mme potentiel V sur tous les points situs une mme distance r de A et donc sur une mme sphre centre en A, cest la sphre quipotentielle de courant centre en A. Le potentiel V mesur une distance r de llectrode denvoi A vaut: avec R la rsistivit de la formation. La formation est considre comme un milieu infini, homogne et isotrope [La chute de potentiel dV entre la sphre de potentiel V et de rayon r et la sphre de rayon r+dr et de serait: avec R: rsistivit du milieu (). Par intgration de dV entre r et , o le potentiel est 0, on a: ]Ainsi le potentiel est li la rsistivit du milieu et lintensit du courant qui traverse ce milieu.

A intensit de courant constante et avec une chelle adapte le potentiel V mesur une certaine distance de llectrode denvoi est proportionnel la rsistivit du milieu et lenregistrement en continu du potentiel V en dplaant la sonde dans le trou donne donc une courbe de rsistivit.

1. Dispositif lectrique normal (figure 1): on mesure le potentiel VM dune lectrode M situe proximit de la sonde denvoi A dans le trou laide dun voltmtre reli par un fil conducteur isol M et une lectrode retour N en surface se trouvant une grande distance de M. Le potentiel V mesur est et est le coefficient du dispositif.

Fig 1: Sonde Normale

2. Dispositif latral (figure 2): on mesure dans ce cas la diffrence de potentiel entre 2 lectrodes M et N trs proches situes sur 2 surfaces quipotentielles distantes de dr concentriques par rapport A.

Les potentiels en M et N sont donns par: et

et est le coefficient de la sonde latrale.

Fig 2: Sonde latrale

La diffrence de potentiel est proportionnelle la rsistivit si lintensit du courant envoy est constante:

3. Latrologs

Les latrologs sont des dispositifs focaliss o on force le courant pntrer dans la formation, perpendiculairement laxe du trou, suivant un fin pinceau de lignes de courant, par lenvoi dun courant focalis laide dlectrodes dites de focalisation. Les latrologs sont de plusieurs configurations. On peut citer: Latrolog 3: la sonde comporte une petite lectrode centrale denvoi de courant et 2 longues lectrodes de garde (lectrodes de focalisation).

Latrolog 7: la sonde comprend une lectrode centrale denvoi de courant et 3 paires dlectrodes de focalisation.

Latrolog 8: identique au LL7 mais lespacement et la distance entre 2 lectrodes de garde sont plus courts.

Le principe du LL3 est le suivant: on mesure le potentiel Vg des 2 lectrodes de garde A1 et A1 et on envoie par ces 2 lectrodes un courant Ig tel que Vg soit gal un potentiel de rfrence Vr. On mesure le potentiel Vo de Ao et on envoi par Ao un courant variable Io tel que Vo=Vg. On mesure en surface lintensit du courant Io ncessaire au maintien du potentiel Vo et Io est proportionnel la conductivit du terrain donc sa rsistivit.

Fig 3: Latrolog 3

4. Outils dinduction: les outils dinduction IL a pour principe denvoyer dans une bobine mettrice un courant alternatif. Le champ lectromagntique qui en rsulte induit dans la formation des courants qui circulent en anneaux coaxiaux la sonde (courants de Foucault) qui leur tour engendrent leur propre champ lectromagntique qui en traversant la bobine rceptrice y induisent une F.E.M proportionnelle au flux traversant la bobine. Le courant alternatif mis est damplitude et de frquence constante et lintensit des courants de Foucault ainsi que la F.E.M induite dans la bobine sont proportionnels la conductivit des formations et donc leur rsistivit.

Le log Induction est ralis quand le forage est rempli d'air ou lorsque la boue utilise est base d'huile et donc rsistante (le contact lectrique n'est plus assur).c- Applications et intrts pratiques des diagraphies lectriques1. Dtermination de la saturation en eau et en hydrocarbures

Lobjet principal des diagraphies de rsistivit (diagraphies lectriques) est la dtermination de la saturation en eau et en hydrocarbures dans la zone vierge et de la zone lave des formations partir de la rsistivit.

Toute roche est caractrise par un facteur de formation F: F=a.-m.

La rsistivit de la roche, la rsistivit de llectrolyte, la porosit et le mode de distribution de llectrolyte sont lis par la relation exprimentale dArchie.

Pour une roche sature, on a: ou avec Rt: rsistivit vraie de la roche; Rw: rsistivit de leau dimbibition; : porosit; m: facteur de cmentation (entre 1,3 et 2,2).

LAbaque 1 permet partir des valeurs de porosit dobtenir les valeurs de F et vice versa et ce, pour diverses relations exprimentales.

NB: ces relations sont rigoureuses quand il sagit de formations propres c'est--dire de formations dpourvues dargiles. En prsence dargile, il faudra faire des corrections.

Zone sature en eau: , en gnral n=2 et donc

Ro: rsistivit de la formation sature en eau (rsistivit vraie de la formation).

Zone sous sature:- Zone vierge: et avec Rw: rsistivit de leau dimbibition; Sw: saturation en eau et Shc: saturation en hydrocarbures.

La rsistivit de la zone vierge Rw est donne par la Grande normale 64, la Latrale 1864, le Latrolog 7 et 3.

Zone lave: et avec Rmf: rsistivit du filtrat; Rxo: rsistivit de la zone lave; Sxo: saturation en filtrat de la zone lave; Shr: saturation en hydrocarbures rsiduels.

La rsistivit de la zone lave Rxo est donne par la Petite normale 16, la Micronormale 2, le Microlatrolog.

Le tableau suivant donne les diffrentes rsistivits lues par les outils lectriquesRsistivits luesLogs lectriques

Zone lave: RxoPetite normale 16", L.L.S. (latrolog shallow), micronormale 2", microlatrolog , I.L.S. (induction shallow)

Zone vierge: RtGrande normale 64", latrale 18'8", L.L.D (latrolog deep), latrolog 7 et 3, I.L.D. (induction deep),

Les logs lectriques, sauf ceux par induction, ne peuvent tre enregistrs que dans des trous remplis d'un fluide conducteur.

La lecture se fait en Ohm.m de la gauche vers la droite. Les outils mesurent des rsistivits sur plusieurs chelles traces simultanment (ex. de 0 20 ; 0-40; 0-200; 0-2000 Ohm.m) ce qui permet de lire aussi bien les faibles rsistivits (sables eau sale) que les fortes rsistivits (grs hydrocarbures, calcaires, quartzites compacts).

2. Dtection des couches poreuses et permables (dfinition lithologique)

Les microdispositifs dtectent le mud cake qui se forme en particulier et surtout en face des formations poreuses et permables (sables, grs) et permettent de dfinir lpaisseur des niveaux productifs.2- Diagraphies PS (Potentiel Spontan)a- Principe

Le potentiel spontan est gnr par la diffrence de potentiel lectrique entre une lectrode mobile qui se dplace dans le puits et une lectrode fixe la surface. Ce potentiel lectrique enregistr est le rsultat de linteraction entre leau de formation, le fluide de forage et certains ions contenus dans les argiles provoquant lapparition de potentiels naturels qui sont:

- le potentiel de membrane(Em): il se dveloppe lorsque 2 lectrolytes de concentration diffrente en sels dissous (eau de formation et boue de forage) sont spars par largile. Les argiles tant constitues dions SI, Al et O avec une concentration dions O2- aux bords des couches, il en rsulte un dsquilibre de charge ionique quand largile est en contact avec dautres roches: les limites se chargent en ions positifs puisque le rseau tant charg ngativement va attirer et laisser passer les ions positifs comme Na+ et repousser les ions ngatifs tels que le Cl-. Il se cre ainsi un force lectromotrice (f.e.m) spontane travers largile. (fig 4)- le potentiel de diffusion ou de jonction(Ej): il se dveloppe au contact du filtrat et de leau de formation dans la couche permable du fait de la diffrence de vitesse de diffusion des ions Na+ et Cl- de la solution la plus concentre vers la solution la moins concentre. (fig 4)

La somme de ces 2 potentiels est appel potentiel lectrochimique: Ec= Em + Ej.

Ainsi, on a un potentiel positif en face des formations argileuses et un potentiel ngatif en face des formations poreuses et permables (sables). La PS est alors dite PS normale (la boue de forage est moins saline que leau de formation: Rmf>Rw). Pour une PS inverse, les potentiels ngatifs se dportent gauche en face des argiles et les potentiels positifs droite en face des sables (la boue de forage est plus saline que leau de formation:Rmf